用于CVD设备的方法及相应的CVD设备与流程

本发明涉及太阳能电池制造领域，特别涉及用于cvd设备的方法及相应的cvd设备。

背景技术：

在异质结太阳能电池制造过程中，在单晶硅硅片表面通过气相沉积(cvd)技术沉积非晶硅从而形成pn结，电池良率特别容易受到外界环境的干扰。电池黑边是影响异质结太阳能电池良率的重要因素，在利用电致发光仪器(el)对电池进行检测时，电池黑边表现为在电池边缘存在不同程度的发黑现象，该边缘区域的缺陷较多，载流子复合严重。

异质结太阳能电池黑边的产生，业界一直误认为是由以下原因造成的：因为硅片边缘翘起，导致其与载板之间存在较大间隙，掺杂层越过间隙在不该沉积的硅片边缘沉积。但在实际生产中，即使不断的优化硅片托盘和自动化装置，黑边问题仍然存在并且偶尔比例还较高。电池黑边问题一直制约着太阳能电池良率的提升。

经长期研究发现，电池黑边的另一个主要来源是：洁净硅片的边缘在进入cvd设备沉积非晶硅之前就因托盘温度过高等原因已被非正常氧化，该边缘氧化层会导致电池边缘区域载流子复合严重，引起电池黑边问题。

因此，如何提供一种用于cvd设备的方法及相应的cvd设备以解决硅片边缘氧化导致的电池黑边问题已成为业内亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种用于cvd设备的方法，所述cvd设备包括cvd反应腔，所述方法包括以下步骤：(a).将托盘的温度控制成不高于第一预设温度，并将完成制绒清洗的硅片放置到所述托盘中；(b).将承载有硅片的托盘传送至cvd设备的cvd反应腔，并在所述cvd反应腔中通过cvd工艺在硅片上形成cvd膜；以及(c).将承载有完成cvd工艺的硅片的托盘传送出cvd反应腔。

所述方法还包括以下步骤：(d).将传送出cvd反应腔且卸载完硅片后的托盘的温度控制成不高于第二预设温度；其中所述第一预设温度在145℃-155℃的范围内，第二预设温度等于第一预设温度与托盘从下料模块返回到上料模块过程的降温幅度之和，所述降温幅度为10℃-30℃。

在一实施例中，所述步骤(a)中的将托盘温度控制成不高于所述第一预设温度以及步骤(d)中的将托盘温度控制成不高于第二预设温度均包括以下步骤：(ad0).在用于传送所述托盘的上料模块前段或下料模块后段上测量所述托盘的温度；(ad1).判断所述托盘的温度是否对应高于第一预设温度或第二预设温度，若是则进行步骤(ad2)，若否则返回步骤(ad0)；以及(ad2).通过对托盘吹扫常温或更低温空气、氮气或惰性气体以将其温度对应控制成不高于所述第一预设温度或第二预设温度。

在一实施例中，在将所述托盘传送至所述cvd反应腔之前，所述托盘在所述上料模块前段和上料模块后段上进行传送，在步骤(ad0)中，通过多个设置在所述上料模块前段中的第一测温模块来测量所述托盘的温度，在步骤(ad2)中，通过对托盘吹扫常温或更低温空气、氮气或惰性气体，以在其离开上料模块前段之前将其温度控制成不高于所述第一预设温度。

在一实施例中，在将所述托盘传送出所述cvd反应腔之后，所述托盘在所述下料模块前段和下料模块后段上进行传送，在步骤(ad0)中，通过多个设置在所述下料模块后段中的第二测温模块来测量所述托盘的温度，在步骤(ad2)中，通过对托盘吹扫常温或更低温空气、氮气或惰性气体，以在其离开下料模块后段之前将其温度控制成不高于所述第二预设温度。

在一实施例中，所述第一测温模块和第二测温模块均在托盘的中部区域进行温度测量，所述第一测温模块和第二测温模块分别设置在所述上料模块前段的中部以及下料模块后段的中部。

在一实施例中，在步骤(ad2)中，通过对用于承载硅片的托盘承载面吹扫常温或更低温空气、氮气或惰性气体，从而只降低所述承载面附近的托盘温度，而与之相对的托盘另一面的温度基本维持不变。

本发明还提供一种cvd设备，所述cvd设备包括：cvd反应腔，其用于进行cvd工艺，以在设置于其中的硅片上形成cvd薄膜；上料模块，其与所述cvd反应腔的一侧连接用于将承载有硅片的托盘传送至所述cvd反应腔，所述上料模块包括上料模块前段和上料模块后段；第一测温模块，其设置在所述上料模块前段上用于测量其所传送的托盘的温度；以及第一降温模块，其设置在所述上料模块前段上用于在所述测温模块测得的托盘温度高于第一预设温度时，在所述托盘离开上料模块前段之前将其温度降低到不高于所述第一预设温度。

在一实施例中，所述cvd设备还包括：下料模块，其设置在cvd反应腔与所述上料模块相对的另一侧上，所述下料模块包括下料模块前段和下料模块后段；第二测温模块，其设置在所述下料模块后段上用于测量在所述下料模块后段上传送的托盘的温度；以及第二降温模块，其设置在所述下料模块后段上用于在所述第二测温模块测得的托盘温度高于第二预设温度时，在所述托盘离开下料模块后段之前将其温度降低到不高于所述第二预设温度，其中所述第二预设温度等于第一预设温度与托盘从下料模块返回上料模块过程的降温幅度之和，所述降温幅度为10℃-30℃。

在一实施例中，所述第一预设温度在145℃-155℃的范围内，所述第一测温模块和第二测温模块分别相应设置在所述上料模块前段的中部和所述下料模块后段的中部，所述第一测温模块和第二测温模块均用于测得托盘中部区域的温度。

在一实施例中，所述第一降温模块和所述第二降温模块均通过对托盘均匀吹扫洁净、干燥、无油的常温或更低温空气、氮气或惰性气体而将其温度分别降至不高于所述第一预设温度和第二预设温度。

与现有技术中并没有通过控制与硅片接触的托盘温度导致电池黑边严重相比，本发明的用于cvd设备的方法先将托盘的温度控制成不高于第一预设温度，并将完成制绒清洗的硅片放置到所述托盘中；然后将承载有硅片的所述托盘传送至所述cvd反应腔，并在所述cvd反应腔中通过cvd工艺在硅片上形成cvd膜；最后将承载有完成cvd工艺的硅片的托盘传送出cvd反应腔。本发明能有效抑制太阳能电池制造中因托盘温度过高导致的硅片边缘氧化及电池黑边现象，能有效提高电池良率和推动太阳能电池的量产化进程。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1为本发明的cvd设备的组成结构示意图。

图2为用于cvd设备的方法的流程示意图。

图3为将托盘温度控制成不高于预设温度的流程示意图。

具体实施方案

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。除非上下文明确地另外指明，否则单数形式“一”和“所述”包括复数指代物。

参见图1，其显示了本发明的cvd设备1的实施例的组成结构示意图。如图1所示，cvd设备1包括cvd反应腔10、上料模块11、第一测温模块12、第一降温模块13和下料模块14。

cvd反应腔10用于进行cvd工艺，从而在设置于其中的硅片上形成cvd薄膜。在一些实施例中，cvd反应腔10为等离子增强化学气相沉积(pecvd)反应腔。

上料模块11与cvd反应腔10的一侧连接用于将承载有硅片的托盘传送至cvd反应腔10，上料模块11包括上料模块前段110和上料模块后段112，托盘2在上料模块前段110上并不加载硅片，而是进行温度检测及温度控制，在上料模块后段112上将硅片加载到托盘2上。所述硅片例如为125mm×125mm、156mm×156mm、166mmx166mm或210mm×210mm的硅片，所述托盘2的尺寸例如可为1.1m×1.3m等。所述托盘的材质可为石墨、铝、不锈钢、陶瓷、玻璃等。

在图1所示的实施例中，上料模块后段112用于将承载有硅片的托盘2传送至cvd反应腔10，上料模块后段112可通过本领域中常用的装置例如机械臂或滚轮或皮带等将托盘2传送至cvd反应腔10，上料模块前段110也采用类似的机械臂或滚轮或皮带等传送托盘2。

第一测温模块12设置在上料模块前段110上，用于测量其所传送的托盘2的温度。第一测温模块12包括多个第一测温单元120，多个第一测温单元120设置在上料模块前段110中，第一测温单元120的具体数量可根据具体情况而定。在一些实施例中，因为托盘2中部位置散热更慢，托盘中部的温度更能准确反应整个托盘的温度控制效果，第一测温模块12相应设置在上料模块前段11的中部，第一测温模块12用于测得经过的托盘2中部区域的温度。

第一降温模块13设置在上料模块前段110上，用于在第一测温模块12测得的托盘温度高于第一预设温度时，在托盘2离开上料模块前段110之前将托盘2温度降低到不高于第一预设温度，使得托盘2以降低后的、不高于第一预设温度的温度进入下料模块后段112，从而能避免因托盘2温度高于第一预设温度而使与之接触的硅片边缘被氧化。第一降温模块13可包括多个第一降温单元130，其具体数量可根据具体情况而定。所述第一预设温度可在145℃-155℃的范围内，托盘2的温度超过第一预设温度时会使与之接触的硅片边缘发生氧化并产生黑边现象。第一降温模块13通过对托盘2均匀吹扫洁净、干燥、无油的常温或更低温空气、氮气或惰性气体而将其温度降至第一预设温度。惰性气体可为氩气或氦气。第一降温模块13不仅可以使托盘2表面降温，同时还可以清除托盘表面杂质，保证托盘表面洁净度。

继续参见图1，cvd设备1除了针对上料模块前段110设置第一测温模块12和第一降温模块13之外，还可针对下料模块后段142设置第二测温模块15和第二降温模块16。

下料模块14设置在cvd反应腔10与上料模块11相对的另一侧上，用于传送来自cvd反应腔10的托盘2，下料模块14包括下料模块前段140和下料模块后段142。在下料模块前段140的末端将硅片从托盘2中取出，没有承载硅片的托盘2进入下料模块后段142。下料模块前段140和下料模块后段142可通过本领域中常用的装置例如机械臂或滚轮或皮带等来传送来自cvd反应腔10的托盘2。

第二测温模块15设置在下料模块后段142中，用于测量其所传送的托盘2的温度。第二测温模块15包括设置在下料模块后段142中的多个第二测温单元150，第二测温单元150的具体数量可根据具体情况而定。在一些实施例中，因为托盘2中部位置散热更慢，托盘中部的温度更能准确反应整个托盘的温度控制效果，第二测温模块15相应设置在下料模块后段142的中部，第二测温模块15用于测得托盘2中部区域的温度。

第二降温模块16设置在下料模块后段142上，用于在第二测温模块15测得的托盘温度高于第二预设温度时，在托盘2离开下料模块后段之前将托盘2温度降低到不高于第二预设温度。第二降温模块16可包括多个第二降温单元160，降温单元160的具体数量可根据具体情况而定。所述第二预设温度等于第一预设温度与托盘从下料模块后段142返回上料模块前段110过程的降温幅度之和，所述降温幅度为10℃-30℃，所述第二预设温度例如可在155℃-185℃的范围内。通过第二降温模块16可有效缓解第一降温模块13的降温压力，从而使得第一降温模块13更快速高效地将超过第一预设温度的托盘的温度降到不高于第一预设温度。

第二降温模块16通过对托盘2均匀吹扫洁净、干燥、无油的常温或更低温空气、氮气或惰性气体而将其温度在离开下料模块后段142之前降至第二预设温度。第二降温模块16不仅可以使托盘2表面降温，同时还可以清除托盘表面杂质，保证托盘表面洁净度。

在本发明其他实施例中，cvd设备1除了针对上料模块前段110和下料模块后段142设置对应的测温模块和降温模块外，还可在使托盘2从下料模块14返回至上料模块11的托盘回传模块(未图示)中相应设置第三测温模块和第三降温模块，以将处于托盘回传模块中的托盘的温度控制成不高于第三预设温度，第三预设温度比第一预设温度高，比第二预设温度低，所述第三预设温度等于第一预设温度与该托盘从回传模块返回上料模块过程的降温幅度之和，所述降温幅度为5℃-15℃。第三测温模块和第三降温模块的设置能进一步缓解第一降温模块13的降温压力，避免上料模块前段110上的托盘温度过高造成的硅片边缘氧化及电池黑边现象。

参见图2，其显示了本发明的用于cvd设备的方法的第一实施例的流程图，其中的cvd设备可为如图1所示的包括cvd反应腔10的cvd设备1，所述方法20首先进行步骤s200，在传送托盘2至cvd反应腔10的上料模块11的上料模块前段110上测量托盘2的温度。参见图1，在将托盘2传送进cvd反应腔10之前，托盘2在上料模块前段110和上料模块后段112上进行传送，步骤s210通过多个设置在上料模块前段110中的第一测温模块12来测量托盘2的温度，第一测温模块12可相应设置在上料模块前段110的中部以在托盘2的中部进行温度测量。

所述方法20接着进行步骤s210，判断托盘2的温度是否高于第一预设温度，若是则进行步骤s220，若否则返回步骤s200。

在步骤s220中，通过对托盘2吹扫常温或更低温空气、氮气或惰性气体，以在其离开上料模块前段110之前将其温度控制成不高于第一预设温度。步骤s220可通过图1的第一降温模块13对托盘2均匀吹扫洁净、干燥、无油的常温或更低温空气、氮气或惰性气体而将其温度降至第一预设温度。惰性气体可为氩气或氦气。步骤s220中的对托盘2吹扫常温或更低温空气、氮气或惰性气体不仅可以起到降温作用，同时还可以清除托盘表面杂质，保证托盘表面洁净度。

在本实施例中，所述第一预设温度在145℃-155℃的范围内。在其他实施例中，第一预设温度还可根据洁净厂房环境、托盘的材质以及硅片的厚度尺寸进行具体调整，例如可调整到165℃或135℃。

所述方法20在步骤s220之后接着进行步骤s230，在上料模块后段112上将完成制绒清洗的硅片放置到托盘2中，如上所述的，在上料模块前段110上，并不将硅片加载至托盘2上，在上料模块后段112上才将硅片加载到托盘2。

在步骤s230中，可通过本领域常用的吸盘或机械手等常用手段将硅片放置到托盘2中。

所述方法20接着进行步骤s240，将承载有硅片的托盘2传送进cvd反应腔10，并在cvd反应腔10中通过cvd工艺在硅片上形成cvd膜。在步骤s240中，可通过本领域常用的传送带或机械手等常用手段将硅片传送进cvd反应腔10。

在本实施例中，cvd反应腔10为pecvd反应腔，cvd膜为异质结太阳电池的p型非晶硅膜、n型非晶硅膜、本征非晶硅膜或p型非晶硅膜、n型非晶硅膜与本征非晶硅膜的组合，cvd工艺为能够生成对应cvd膜的pecvd工艺。

所述方法20接着进行步骤s250，将承载有完成cvd工艺的硅片的托盘2传送出cvd反应腔10。在步骤s250中，可通过本领域常用的传送带或机械手等常用手段将硅片传送出cvd反应腔10。

参见图3，图3显示了本发明的用于cvd设备的方法的第二实施例的流程图，方法30的步骤s200至s250与图2中所示的方法20中的完全相同，图3中的方法30与图2中方法20的不同之处在于，方法30在步骤s250之后还对下料模块所传送的托盘的温度进行测量和控制。

具体地，方法30在步骤s250之后还进行步骤s260，由下料模块前段140接收来自cvd反应腔10的承载有硅片的托盘2，并在托盘2离开下料模块前段140之前完成其上硅片的卸载。

方法30继续进行步骤s270，在用于传送来自下料模块前段140的托盘2的下料模块后段142上测量托盘2的温度。参见图1，在将托盘2传送出cvd反应腔10之后，托盘2在下料模块前段140和下料模块后段142上进行传送，步骤s260通过多个设置在下料模块后段142中的第二测温模块15来测量托盘2的温度，第二测温模块15相应设置在下料模块后段142的中部，以在托盘2的中部表面区域进行温度测量。

方法30继续进行步骤s280，判断托盘2的温度是否高于第二预设温度，若是则进行步骤s290，若否则返回步骤s270。

在步骤s290中，通过对托盘2吹扫常温或更低温空气、氮气或惰性气体，以在托盘2离开下料模块后段142之前将其温度控制成不高于第二预设温度。第二预设温度等于第一预设温度与托盘从下料模块返回上料模块过程中的降温幅度之和，所述降温幅度为10℃-30℃。在步骤s290中，可由图1的第二降温模块16对托盘均匀吹扫洁净、干燥、无油的常温或更低温空气、氮气或惰性气体而将其温度降至第二预设温度及其以下。步骤s290中的对托盘2吹扫常温或更低温空气、氮气或惰性气体不仅可以起到降温作用，同时还可以清除托盘表面杂质，保证托盘表面洁净度。

在本实施例中，所述第二预设温度可在155℃-185℃的范围内。步骤s290中将托盘2的温度控制成不高于第二预设温度的目的在于：减轻步骤s220中的将托盘2的温度控制成不高于第一预设温度的降温压力，从而确保在上料模块后段112上传送的托盘2的温度不高于第一预设温度，并杜绝由此产生的硅片边缘氧化及相应的黑边现象。

针对步骤s220和s290中的分别将托盘温度控制成不高于第一预设温度和第二预设温度，因托盘在降温后在后续进入cvd反应腔10后还需要对托盘2进行升温，可由第一降温模块13或第二降温模块16通过对用于承载硅片的托盘2承载面吹扫常温或更低温空气、氮气或惰性气体，从而只降低所述承载面附近的托盘温度，而与之相对的托盘另一面的温度基本维持不变，如此在推盘进入cvd反应腔后可使托盘的升温更快速。

本发明的用于cvd设备的方法先将托盘的温度控制成不高于第一预设温度，并将完成制绒清洗的硅片放置到所述托盘中；然后将承载有硅片的所述托盘传送进所述cvd反应腔，并在所述cvd反应腔中通过cvd工艺在硅片上形成cvd膜；最后将承载有完成cvd工艺的硅片的托盘传送出cvd反应腔。本发明能有效抑制太阳能电池制造中因托盘温度过高导致的硅片边缘氧化及电池黑边现象，能有效提高电池良率和推动太阳能电池的量产化进程。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。